柴油機(jī)排放的環(huán)境保護(hù)

柴油機(jī)排放的環(huán)境保護(hù)賴可堅(jiān)鄒頌宇田少民工程機(jī)械對(duì)環(huán)境的影響要緊有三：一是柴油機(jī)的廢氣排放物對(duì)大氣的污染；二是噪聲對(duì)人居環(huán)境的污染；三是廢油、廢水對(duì)土壤或者地表水的污染。其中，尤以廢氣排放對(duì)人類健康的危害最大。1、廢氣中的污染物及其危害柴油機(jī)排放的廢氣中包含有氣態(tài)、液態(tài)及固態(tài)的污染物。氣態(tài)污染物中含有C02、CO、乩、NOx、SO2、HC、氧化物，有機(jī)氮化物及含硫混合物等；液態(tài)污染物中含有H2s0八HC、氧化物等；固態(tài)污染物有碳、金屬、無(wú)機(jī)氧化物、硫酸鹽，與多環(huán)芳燃(PAH)與醛等碳?xì)浠衔?。上述污染物中，最要緊的是CO、HC、NOx與固體微粒(PM)。CO是柴油不完全燃燒產(chǎn)生的無(wú)色無(wú)味氣體；HC也是柴油不完全燃燒與氣缸壁淬冷的產(chǎn)物；NOx是NO?與NO的總稱，它們都是在燃燒時(shí)空氣過(guò)量、溫度過(guò)高而生成的氮?dú)馊紵a(chǎn)物，NO在空氣中即被氧化成NO2,NO2呈紅褐色并有強(qiáng)烈氣味；PM是所排氣體中可見(jiàn)污染物，它是由柴油燃燒中裂解的碳(干煙灰)、未燃碳?xì)浠衔?、機(jī)油與柴油在燃燒時(shí)生成的硫酸鹽等構(gòu)成的微粒，也就是我們常見(jiàn)的由排氣管冒出的黑煙。相對(duì)汽油機(jī)而言，柴油機(jī)的CO與HC排放量較少，要緊排放的污染物是NOx與PMoCO通過(guò)呼吸道進(jìn)入人體后，會(huì)同血紅蛋白結(jié)合，破壞血液中的氧交換機(jī)制，使人缺氧而損害中樞神經(jīng)，引起頭痛、嘔吐、昏迷與癡呆等后果，嚴(yán)重時(shí)會(huì)造成CO中毒。HC中含有許多致癌物質(zhì)，長(zhǎng)期接觸會(huì)誘發(fā)肺癌、胃癌與皮膚癌。NO2刺激人眼黏膜，引起結(jié)膜炎、角膜炎，吸入肺臟還會(huì)引起肺炎與肺水腫。HC與NOx在陽(yáng)光強(qiáng)烈時(shí)的紫外線照射下，會(huì)產(chǎn)生光化學(xué)煙霧，使人呼吸困難、植物枯黃落葉、加速橡膠制品與建筑物的老化。PM被吸入人體后會(huì)引起氣喘、支氣管炎及肺氣腫等慢性病；在碳煙微粒上吸附的PAH等有機(jī)物，更是極有害的致癌物。2、柴油機(jī)的排放標(biāo)準(zhǔn)為了操縱廢棄污染，許多國(guó)家都制訂了相應(yīng)的環(huán)保法規(guī)與排放污染物防治的技術(shù)政策，與操縱排放污染物限制的技術(shù)監(jiān)督標(biāo)準(zhǔn)。歐盟柴油機(jī)穩(wěn)態(tài)試驗(yàn)(試驗(yàn)程序ESC)時(shí)的排放標(biāo)準(zhǔn)如附表所示。我國(guó)已于2000年實(shí)施了“壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)與裝用壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的車輛排氣污染物限值及測(cè)試方法(GB17691-1999)”、“壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)與裝用壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的車輛可見(jiàn)污染物限制及測(cè)試方法(GB3847-1999)”等排放標(biāo)準(zhǔn)。這些強(qiáng)制性的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)等效使用了聯(lián)合國(guó)歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)(ECE)有關(guān)汽車排放操縱的全部技術(shù)內(nèi)容，這意味著我國(guó)對(duì)新車的排放要求已達(dá)到歐洲90年代初期水平，比舊有的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)更加嚴(yán)格了。g/(kw?h)標(biāo)準(zhǔn)開(kāi)始實(shí)施年份污染物排放標(biāo)準(zhǔn)C0HCNOxPM歐L歐II歐III歐IV19921998200020054.54.02.11.51.101.100.660.468.07.05.03.50.360.150.100.02在執(zhí)行新標(biāo)準(zhǔn)中，要緊問(wèn)題是可見(jiàn)污染物排放的測(cè)試根據(jù)GB3897-1999要求使用取樣式不透光度儀，測(cè)定連續(xù)通過(guò)氣樣管的一部分排氣的不透光度，測(cè)量單位為小(光汲取系數(shù))。這種全負(fù)荷煙度排放值的測(cè)量?jī)x器，是一種部分流不透光的煙度計(jì)(如AVL415型、AVL438型及AVL439型)，目前還是依靠于進(jìn)口；因此，國(guó)內(nèi)仍在沿用舊標(biāo)準(zhǔn)“汽車油機(jī)全負(fù)荷煙度(GB14761.1993)”、“汽車柴油機(jī)全負(fù)荷煙度測(cè)量法(HB3847-1993)”、“柴油車自如加速排放標(biāo)準(zhǔn)(GB14761.6-1993)"及“柴油車自如加速煙度的測(cè)量濾紙煙度法(GB/T3846-1993)”，利用濾紙測(cè)定煙度Rb,單位為FSN(濾紙煙度指數(shù))。3、機(jī)內(nèi)凈化技術(shù)車用柴油及改善混合氣質(zhì)量與燃燒狀況的措施有：使用可變進(jìn)氣流量裝置；優(yōu)化噴油器設(shè)計(jì)；使用可變噴油正時(shí)系統(tǒng)；使用HEUI、EUI、LDCR等先進(jìn)的電噴技術(shù)；優(yōu)化燃燒室設(shè)計(jì)，強(qiáng)化紊流，減小縫隙容積等?？得魉构驹贗SR、ISC、ISM系列發(fā)動(dòng)機(jī)中，使用垂直中央噴射與更高的噴射壓力，使排放污染物減少了1/5O蓋瑞特公司在渦輪增壓器上使用液壓變噴嘴渦輪技術(shù)，使發(fā)動(dòng)機(jī)在怠速至全速的工作范圍內(nèi)都降低了NOx的排放。廢氣再循環(huán)技術(shù)可有效地操縱NOx的排放；但是，要想不增加HC的排放，還得使用電控廢氣再循環(huán)技術(shù)，利用調(diào)整裝置來(lái)優(yōu)化不一致負(fù)荷時(shí)的廢氣再循環(huán)。在工程機(jī)械柴油機(jī)上使用電子噴射系統(tǒng)是重大的技術(shù)進(jìn)步。新三菱?卡特彼勒公司的HEUI共軌液壓式噴油系統(tǒng)，由高壓油泵、共軌油道、調(diào)壓閥、操縱單元（電磁閥）、電控液壓噴嘴等構(gòu)成。在液壓共軌中保持423MPa油壓，通過(guò)噴油器的增壓活塞使燃油壓力增至30、140MPa；噴油計(jì)量由噴由時(shí)段與噴油壓力決定，而噴油時(shí)段則取決于電磁閥通電時(shí)間的長(zhǎng)短；電磁閥按負(fù)荷情況與轉(zhuǎn)速的變化自動(dòng)地調(diào)節(jié)噴油正時(shí)。EUI高壓共軌電子噴油系統(tǒng)則能夠進(jìn)行預(yù)噴射與后噴射，還可實(shí)現(xiàn)△型噴油規(guī)律的多段噴射。LICR電液操縱噴油系統(tǒng)則可根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)工況，更好地實(shí)現(xiàn)預(yù)噴壓力的調(diào)節(jié)。電噴技術(shù)由于可根據(jù)負(fù)荷與轉(zhuǎn)速的變化自動(dòng)地按柴油噴射曲線噴油，使柴油更好的霧化、充分燃燒，凈化了廢氣，也減少了可見(jiàn)污染物（黑煙）的排放。4、機(jī)外后處理技術(shù)使用后處理技術(shù)，是對(duì)現(xiàn)有車型進(jìn)行技改、操縱排放的最有效措施；關(guān)于新車，使用機(jī)外后處理措施也比使用機(jī)內(nèi)凈化措施容易得多。機(jī)外后處理裝置要緊是催化凈化器的微粒捕集器。國(guó)內(nèi)最常用的催化器是三元催化轉(zhuǎn)化器，它是由金屬殼體、隔溫襯墊與催化劑構(gòu)成的筒型構(gòu)件。隔溫襯墊使用堇青石陶瓷壓制成，橫截面上每cnf有32、64個(gè)小孔；在這種蜂窩狀陶瓷載體表面，附著有作為催化劑的鉗、鎊、杷等貴金屬與作為助催化劑的稀土添加劑。貴金屬稀土聯(lián)用催化劑是目前最有效的催化劑。柴油機(jī)廢氣的氣相反應(yīng)通常在很慢的速度下進(jìn)行，一旦有了催化劑，CO、HC、NOx在催化劑作用下被迅速氧化還原成CO?、乩0、N2o三元催化轉(zhuǎn)化器中的堇青石陶瓷蜂窩也是一個(gè)濾煙地微粒捕集器，當(dāng)碳煙通過(guò)比它小得多的蜂窩微孔時(shí)，就被通道管壁截獲。蜂窩陶瓷的網(wǎng)眼堵塞后形成的煙灰層，在500C以上的溫度下會(huì)被廢氣點(diǎn)燃而是濾煙器不致失活。催化轉(zhuǎn)化器能夠加裝在發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管末端，也有將它與消聲器做成一體的。關(guān)于在隧道內(nèi)施工的機(jī)械，還可使用二級(jí)凈化系統(tǒng)，即在催化轉(zhuǎn)化器后再安裝一個(gè)煙塵水洗箱；水洗箱中加油滌煙劑，煙氣穿過(guò)水溶液時(shí)會(huì)進(jìn)一步溶解廢氣中的有害氣體并使碳煙微粒沉淀。5、合理使用保護(hù)超負(fù)荷使用、保養(yǎng)保護(hù)不當(dāng)或者檢修調(diào)整不良等使用中的問(wèn)題，都會(huì)使柴油機(jī)的性能惡化，導(dǎo)致污染物排放量增加。在使用與保護(hù)中，有必要采取嚴(yán)格的管理規(guī)范與技術(shù)措施。要選用規(guī)定質(zhì)量等級(jí)的黏度地機(jī)油。要選用十六烷值適中的柴油，通常夏季用0#、+10#柴油，冬季用T0#、-20#柴油，嚴(yán)寒地區(qū)用-35#柴油；并盡可能的選用低硫柴油。在柴油中按3/100005/10000的比例摻入XS30.30高效柴油添加劑，可有效地操縱碳煙的排放。定期保護(hù)保養(yǎng)至關(guān)重要。同時(shí)，有必要將排黑煙與排藍(lán)煙視為故障現(xiàn)象，應(yīng)及時(shí)檢修，隨時(shí)保持柴油機(jī)有良好的技術(shù)狀況。引起排黑煙故障的原因有：空氣濾芯堵塞或者進(jìn)氣管漏氣，造成進(jìn)氣量不足；消聲器被過(guò)多的黑煙堵塞或者排氣管變形使排氣背壓過(guò)高；渦輪增壓器、燃油噴射泵或者噴油器工作不良；噴油正時(shí)過(guò)遲，后燃過(guò)多；氣門(mén)間隙不良；氣門(mén)與氣門(mén)座圈接觸不良或者氣門(mén)彈簧失效；活塞、活塞環(huán)、缸套磨損超限等。引起排藍(lán)煙故障的原因有：油底殼加機(jī)油過(guò)量；曲軸箱廢氣通氣孔堵塞；活塞環(huán)與油環(huán)失效